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- 2011/12/24 16:01:00
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高三物理专题练习
------带电粒子在电磁场中的运动
1.图中的S是能在纸面内的360°方向发射电子的电子源，所发射出的电子速率均相同。MN是一块足够大的竖直挡板，与电子源S的距离OS=L,挡板的左侧分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感强度为B。设电子的质量为m，带电量为e,问：(1)要使电子源发射的电子能达到挡板，则发射的电子速率至少要多大?
(2)若电子源发射的电子速率为eBl/m，挡板被电子击中的范围有多大?要求在图中画出能击中挡板的距O点上下最远的电子运动轨迹。
1.答(1)Bevmin=mv2min/•( ),vmin=Bel/(2m)
(2) ab=aO+bO=( +1)L.
2.质量为m，带电量为-q的绝缘滑环套在固定于水平方向且足够长的绝缘杆上，如图甲所示。滑环与杆之间的动摩擦因数为μ，整个装置处在磁感强度为B的匀强磁场中，B的方向垂直纸面向外。现给滑环一个水平向右瞬时冲量I使其开始运动，已知当I=I0时，滑环恰能沿杆作匀速直线运动。求：(1)I0的大小。
(2)若瞬时冲量为某一定值Is，且Is≠I0,求滑环沿杆运动过程中克服摩擦力所做的功
2. 答(1)滑环受到冲量I0时，恰能沿杆作匀速直线运动，所以摩擦力为零。
qBv0-mg=0,I0=mv0-0, I0=
(2)当Is＞I0时，滑环获得的初速度vs＞vo，所以qBvs＞mg，此时滑环受力情况如图乙所示. N+mg＝Fs,Fs＝qBvs，
f=μN=μ(qBv-mg).所以，f随环的速度减小而减小。当qBv=mg时，摩擦力消失，环不再克服摩擦力做功，而以此速度v沿杆作匀速运动。
克服摩擦力做功W= mv2s- mv2,而Is=mvs-0,解得W= ( - ）。
当Is＜I0时，环的初速vs＜v0,所以qBvs＜mg,此时环受力情况如图丙所示。mg-N=Fs，Fs=qBvs，f=μN=μ(mg-qBv).摩擦力f随环速度v减小而增大，最后环的速度为零。克服摩擦力做功W= mv2s-0= .
3.如图，荷质比q/m=50C•kg-1的带电粒子经加速电场加速，由静止开始飞出N板的小孔，进入上方长方形容器abcd，当粒子(重力不计)到达P点时，容器内立即加一图乙所示的磁场(设磁场方向朝向纸外时，磁感强度B为正)。在容器内D处有一中性粒子，已知PD=3m,且PD为ab边的中垂线，ab=cd=1.6m,求：(1)M、N间加速电压UMN=100V时，带电粒子能否与中性粒子相碰?
(2)欲使带电粒子能与中性粒子碰撞，M、N间加速电压的最大值是多少?
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